( P233-P0106) 高圧巨大ひずみ加工によるバルクナノ結晶粒シリコンの作製：フォトルミネッセンス発現条件の最適化

摘要

半導体材料のナノ結晶は、バルク結晶とは異なる物性を示す。たとえばシリコン(Si)の場合、ナノ結晶化することで可視光領域でのフォトルミネッセンス(PL)が観察される [1]。巨大ひずみ加工の一つであるHigh-Pressure Torsion (HPT)はSi, Ge およびGaAs などの半導体材料にも適用できる[2]。我々はこれまでにSi 結晶を付与圧力24 GPa でHPT 加工した場合、ナノ結晶粒微細化とともに準安定相であるbcc 構造のSi-III および菱面体構造のSi-XII の形成を確認した[2]。さらに600°Cにてアニールすると、可視光領域でのPL が得られることがわかった[2]。しかし、HPT 加工時の付与圧力を変化させた場合、準安定相形成および光学特性については不明である。そこで本研究では、種々の圧力の下でHPT 加工を行い、さらにアニール処理条件を変えて相変態挙動やナノ結晶化状態を調べ、最適なPL 条件を調査した。